TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PROPILENA OKSIDA DENGAN PROSES HYDROPEROXIDE KAPASITAS TON PER TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK PROPILENA OKSIDA DENGAN PROSES HYDROPEROXIDE KAPASITAS TON PER TAHUN Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Oleh: Erlina Budi Rahayu D Dosen Pembimbing : 1. Ir.Herry Purnama,M.T., Ph.D. 2. Eni Budiati,S.T., M.Eng. PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016

2

3

4 INTISARI Pabrik propilena oksida dengan bahan baku isobutana, udara dan propilena dengan kapasitas ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun. Proses pembuatan Propilena Oksida dilakukan dalam reaktor gelembung yang bekerja secara kontinyu, yang berlangsung pada fase cair-gas, irreversible, eksotermis, non adiabatic, isothermal pada kondisi 120 C dan tekanan 13,6 atm. Dan dalam reaktor Batch dengan tangki berpengaduk, yang berlangsung pada fase cair-cair, dengan katalis MoO 3 pada kondisi 110 C dan tekanan 5,53 atm. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko tinggi. Kebutuhan isobutana untuk pabrik ini sebanyak ,55517 kg per jam, kebutuhan udara ,47485, dan kebutuhan propilena sebanyak 4.698,2550 kg per jam. Produk berupa Propilena Oksida sebanyak 6.060, kg per jam, dan TBA (Tert Butyl Alcohol) sebanyak ,25151 kg per jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air sebesar ,8147 kg per jam yang diperoleh dari air sungai, penyediaan saturated steam sebesar 8.427,53 kg per jam kebutuhan udara tekan sebesar 150 m 3 per jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan satu buah generator set sebesar kw sebagai cadangan, bahan bakar sebanyak ,3 liter per hari. Pabrik ini didirikan di Cilegon, Banten dengan luas tanah m 2 dan jumlah karyawan 120 orang. Pabrik propilena oksida ini menggunakan modal tetap sebesar Rp ,94 dan modal kerja sebesar Rp ,37 Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp ,51 per tahun setelah dipotong pajak 30 % keuntungan mencapai Rp ,35 per tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 44,64% dan setelah pajak 31,25%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,83 tahun dan setelah pajak 2,42 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 41,94%, Shut Down Point (SDP) sebesar 26,39% Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 49,4%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan. Kata Kunci : Pabrik propilena oksida, Proses Hydroperoxide iv

5 ABSTRACT Propylene oxide factory with raw materials isobutanol, air and propylene with a capacity of 48,000 tons per year is planned to operate for 330 days per year. The process of making propylene oxide is carried out in a bubble reactor working continuously, which takes place on a liquid-gas phase, irreversible, exothermic, nonadiabatic, isothermal conditions 120 C and pressure of 13.6 atm. And in a batch reactor with a stirred tank, which takes place in the liquid-liquid phase, with the catalyst MoO3 on 110 C condition and pressure of 5.53 atm. This plant is classed high-risk factories. Isobutane requirement for this plant as much kg per hour, air requirements and needs as much propylene kg per hour. Products such as Propylene Oxide kg per hour, and TBA (Tert Butyl Alcohol) as kg per hour. Utilities include water provision process support for kg per hour obtained from river water, the provision of kg of saturated steam per hour compressed air requirement of 150 m3 per hour, the demand for electricity is obtained from the PLN and a generator set of 1,500 pieces kw in reserve, as liters of fuel per day. The factory was established in Cilegon, Banten, with a land area of m2 and the number of employees 120 people. Propylene oxide mill uses fixed capital of Rp ,94 and working capital of Rp ,37 From the economic analysis of this plant show a profit before tax Rp ,51 per year after taxes 30% profits reached Rp ,35 per year. Percent Return On Investment (ROI) before tax after tax 44.64% and 31.25%. Pay Out Time (POT) before taxes for 1.83 years and 2.42 years after tax. Break Even Point (BEP) amounted to 41.94%, Shut Down Point (SDP) amounted to 26.39% Discounted Cash Flow (DCF) accounted for 49.4%. From the data above feasibility analysis concluded that the plant is profitable and feasible to set. Keywords: Factory Propylene Oxide, Process Hydroperoxide v

6 MOTTO Demi masa. Sungguh, manusia dalam kerugian kecuali mereka yang beriman dan melakukan amal kebaikan, saling menasehati supaya mengikuti kebenaran dan saling menasehati supaya mengamalkan kesabaran (QS Al Ashr (103) :1-3) Sebab, sungguh bersama kesukaran ada keringanan. Karena itu, selesai (tugasmu), teruslah rajin bekerja. Kepada Tuhanmu tujukan permohonan. (Q.S. Alam Nasyrah (94): 5-8) Kamu pasti menjalani (keadaan) tingkat demi tingkat (QS.Al-Insyiqaaq (84:19) Katakanlah, samakah orang yang berilmu dan orang-orang yang tiada berilmu (QS. Az Zumar (39): 9) Barangsiapa yang keluar rumah untuk belajar satu bab dari ilmu pengetahuan, maka ia telah berjalan fisabillilah sampai ia kembali kerumahnya. (HR. Tirmidzi dari Anas Ra) vi

7 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb Alhamdulilah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, berkah, dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir prarancangan pabrik kimia ini dengan baik. Sholawat serta salam tak lupa saya haturkan kepada nabi besar kita semua Nabi Muhammad SAW. Judul Tugas Akhir ini adalah Prarancangan Pabrik Propilena Oksida Dari Isobutana, Udara dan Propilena kapasitas Ton/Tahun. Tugas Prarancangan Pabrik Kimia merupakan tugas akhir yang harus diseleseikan oleh setiap mahasiswa program studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai prasyarat untuk menyelesaikan jenjang studi sarjana. Dengan tugas ini diharapkan kemampuan penalaran dan penerapan teoriteori yang telah diperoleh selama kuliah dapat berkembang dan dapat dipahami dengan baik. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini tentunya tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih, terutama kepada : 1. Ayah, Ibu, Kakak dan kedua adikku tercinta kepercayaan dan untaian do a kalian adalah sebuah motivasi dan kekuatan terbesarku untuk menyelesaikan studi ini. 2. Bapak Rois Fatoni S.T, M.T, Ph.D selaku ketua program studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Ir.Herry Purnama M.T, Ph.D selaku pembimbing utama dan Ibu Eni Budiati S.T, M.Eng selaku pembimbing kedua yang dengan kesabarannya telah memberikan bimbingan hingga terseleseinya tugas akhir ini, serta motivasimotivasi yang telah diberikan saat bimbingan saya rasakan sangat bermanfaat sekali. vii

8 4. Bapak Hamid Abdillah S.T, M.T selaku pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan akademik dan motivasinya selama saya menjadi mahasiswa di UMS. 5. Bapak dan Ibu dosen program studi teknik kimia atas ilmu dan bimbingannya selama kuliah. 6. Untuk Diah Ayu Karnilawati selaku patner dalam menyelesaikan Tugas Prarancangan Pabrik. 7. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu Harapan penulis semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para pembacanya. Penulis menyadari bahwa penulisan laporan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan sangat membantu demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhir kata, saya selaku penulis mengucapkan banyak terima kasih. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Surakarta, 5 Februari 2016 Penulis viii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii INTISARI... iv ABSTRACT... v MOTTO... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiv BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Pendirian Pabrik Penentuan Kapasitas Perancangan Kebutuhan Propilena di Indonesia Ketersediaan Bahan Baku Kapasitas Minimal Pemilihan Lokasi Tinjauan Pustaka Kegunaan Produk Sifat Fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk... 8 BAB II. DISKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Produk Spesifikasi Katalis Konsep Proses Dasar Reaksi Mekanisme Reaksi ix

10 2.2.3.Kondisi Operasi Tinjuan Kinetika Tinjauan Termodinamika Langkah Proses Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas Diagram Alir Neraca Massa Neraca Panas Tata Letak Pabrik dan Peralatan BAB III. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas Spesifikasi Alat Utilitas Unit Penyedia Steam Unit Penyedia Listrik Unit Penyedia Bahan Bakar Unit Penyedia Udara Tekan Unit Pengolahan Limbah Laboratorium Keselamatan dan Kesehatan Kerja BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Dewan Komisaris Manager Utama Manager Teknik dan Produksi Manager Keuangan dan Umum x

11 Staff Ahli Kepala Bagian Kepala Seksi Sistem Kepegawaian dan Sistem gaji Pembagian Jam Kerja Karyawan Status Karyawan dan Sistem Upah BAB VI. ANALISIS EKONOMI Dasar Perhitungan Perkiraan Harga Alat Hasil Perhitungan Analisis Ekonomi A. Return on investment B. Pay out time (POT) C. Break event point (BEP) BAB VII. KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

12 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data impor propilen oksida di indonesia... 2 Tabel 1.2. Data produksi propilen oksida di dunia... 4 Tabel 2.1. Komponen yang ada ditiap arus Tabel 2.2. Neraca massa reaktor (R-01) Tabel 2.3. Neraca massa menara distilasi ( MD-01 ) Tabel 2.4. Neraca massa reaktor (R-02) Tabel 2.5. Neraca massa flash drum-01 (H-01) Tabel 2.6. Neraca massa adsorber(ad-01) Tabel 2.7. Neraca massa flash drum-02 (H-02) Tabel 2.8. Neraca massa arus recycle arus Tabel 2.9. Neraca massa arus recycle arus Tabel Neraca massa total Tabel Neraca panas Heat exchanger (E-01) Tabel Neraca panas reaktor Tabel Neraca panas cooler (E-02) Tabel Neraca panas cooler (E-07) Tabel Neraca panas menara distilasi (MD-01) Tabel Neraca panas cooler (E-04) Tabel Neraca panas reaktor (R-02) Tabel Neraca panas flash drum Tabel Neraca panas cooler (E-09) Tabel Neraca panas adsorber Tabel Neraca panas cooler (E-07) Tabel Neraca panas flash drum Tabel Neraca Panas Cooler (E-08) Tabel Perincian luas tanah dan bangunan Tabel 3.1. Spesifikasi reaktor gelembung (R-01) Tabel 3.2. Spesifikasi reaktor batch (R-02) Tabel 3.3. Spesiikasi menara distilasi Tabel 3.4. Spesifikasi flash drum xii

13 Tabel 3.5. Spesiffikasi flash drum Tabel 3.6. Spesifikasi adsorber Tabel 3.7. Spesifikasi tangki penyimpanan bahan baku Tabel 3.8. Spesifikasi tangki produk Tabel 3.9. Spesifikasi pompa Tabel Spesifikasi kondensor Tabel Spesifikasi heat exchanger Tabel Spesifikasi expander Tabel Spesifikasi accumulator Tabel Spesifikasi Kompresor Tabel 4.1. Parameter Standar Baku Air Tabel 4.2. Daftar kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.3. Daftar Kebutuhan Steam Tabel 4.4. Konsumsi listrik untuk keperluan proses Tabel 5.1. Konsumsi listrik untuk unit pendukung Tabel 5.1. Jadwal Kerja setiap regu Tabel 5.2. Perincian golongan,kualifikasi,jumlah dan gaji karyawan Tabel Cost Index Chemical Plant Tabel 6.2. Total Fixed Capital Investment Tabel 6.3. Working Capital Tabel 6.4. Manufacturing Cost Tabel 6.5. General Expenses Tabel 6.5. Fixed Cost Tabel 6.5. Variable Cost Tabel 6.6. Regulated Cost xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Data Impor propilen oksida di indonesia... 3 Gambar 2.1 Diagram Alir Neraca Massa Gambar 2.2 Tata Letak Pabrik Gambar 2.3 Tata Letak Alat Gambar 2.4 Diagram alir Kualitatif Gambar 2.5 Diagram alir kuantitatif Gambar 5.1 Struktur Organisasi perusahaan xiv